建筑结构优化设计

（） １ 初始选 型 。根 据结 构平 面 、 面布置 及建 筑物设 计使 立 用功 能 ， 析 结构 所受 的 竖 向荷载 、 分 水平 荷 载及 其传 力 路线 ， 并考 虑施 工 因素 ， 归并 框 架梁 、 的类 型 ， 选梁 柱 的几 何 尺 柱 初
寸等 。
正系数∈ ｍ ｘ∈，。 ∈ ［／ｉ ｘ ８ｂ ，ｚ（ ／ ／ ｘ ＡＨ） ， ＝ ａ｛ ∈｝ ８ｈ ｍａ （／） ∈ Ａ Ｈ） （＝ ／ ＝ ｍａ （ ／ ） 来 修正剪力墙几何尺寸 ， 重新进行 结构 分析 。 （） ６ 分别进行剪力墙和框架结构构件 的截 面优化设计 。 （） ７ 收敛性判 断。比较优化结构与原结构的接近程度 ， 若优
效 重 量 较 大 ， 房部 分 高 度 较 低 ， 此 ２ 之 间 需 设 置 防 震 缝 和 裙 因 者 沉 降缝 。对 于 防震 缝 ， 避 免 主楼 和 裙 房 连 接 部 位 留 出较 大 的宽 为 缝， 给裙 房 屋 顶 防 水 处 理带 来 困难 ， 在结 构分 析 时 ， 主楼 和 裙 房 将
地区 的基本 烈度 为 ７ ， 度 相应 的主楼 结构 部分 的抗震 等级 为 ２ 级 ， 楼部分 的抗震 等级为 ３ 。综合 考虑裙 楼部 分大空 间的 裙 级 设计 使用要求 以及主楼部 分 的抗侧 移设计要 求 ， 裙房结 构承重
体 系 采 用 钢 筋 砼 框 架 结 构 形 式 ， 楼 采 用 框 架 一 剪 力 墙 承 重 结 主
（ ） 构分析。按照结构 的实 际几何构 造特征 ， ２结 计算结 构所 受归 并 向荷载 和个体 荷载 ， 对钢筋 砼结 构进行 空间 内力分 析 。 根据结构分析结果 ， 将截面尺寸相 同构件 的控制截面 内力 ， 根据
其 大 小 进 行 分 类 ， 确 定 每 一 类 构 件 的设 计 控 制 内力 。 并
（ ） 面优 化设计 。针对每 一种梁柱 构件 的控制 内力 进行 ３截
均匀 ， 比原结构方案直接降低造价 ２ ．万元 ， 且 ９８ 为主体结构总造
价 的 ３２ 经 济 效 益 显 著 。圜 ．％，
优化 设计 ， 得 优 化约束条件 下 的结 构几Biblioteka Baidu构 造特征 和配 筋特
河南科技 ２ １ ．Ｚ ８７ Ｏ Ｏ７
构体 系。 本建筑结 构在主楼抗 侧力构 件设计 中 ， 力墙 主要 承担水 剪 平荷载 ， 框架承担少部分水平荷 载和大部 分竖 向荷 载。 ２１缩缝 的处理 。本 建筑 由主楼和裙 房 ２ ． 申 部分组 成 ， ２ 在 者 的连接部位需设 置建筑缝 。考虑 到主楼部分 高度较 高 、 构有 结
法对框一剪结构中的框架部分进行 优化设计 。
３框一 剪 结 构优 化设 计 的 内容 。 ． （ ） 析 结 构 平 面 、 面 布 置 特 点 ， 据 工 程 经 验选 定 剪 力 １分 立 根
视为一个 整体进行抗侧力设计计算 ； 对于沉降缝 ， 结合主楼需设
一
层 地 下 室 的 建 筑 要 求 ， 计 中 将 主 楼 基 础 设 计 成 桩 基 础 ， 将 设 而
学准则进行优 化。结构刚度对结构的影响主要为结构 的 自振周 期 和侧 向位移 ， 结构 延性对结 构的影 响主要为保持 承载力前提 下 的变形能力 。因此 ， 可用结 构整体 的侧 向位移量来协 调结构
的刚度 和延性 。我们 根据高层结构设计规范对结构层 间位移 和
顶 点 总 侧 移 的 限 值 来 控 制 结 构 的 刚 度设 计 和延 性 设 计 。 （ ） ３ 段 ： 架 结 构 的 优 化 设 计 。框 架 结 构 的 优 化 设 计 ３第 阶 框 准 则 是 一 个 结 构 准 则 ， 一 次整 体 分 析完 成 之 后 ， 按 照 前 述 方 在 可
某 高 层 建 筑 设 计 使 用 功 能 为 综 合 性 公 共 建 筑 。 主 楼 占地 面 积 ９ ０ｍ ， ０ ０ 。总建 筑 面 积 １ ０ ｍ ， 楼 高 ６ ．ｍ， 面 以 上 Ｉ 层 、 ９０ ０ 主 ５ ４ 地 ５
地下 １ ， 层 主楼 建筑 面 积为 ｌ ０ ０ 裙 房高 ２ ， １ ０ｍ ； 层 建筑 面积 为
裙房基础设计成柱下条形基础 ， 通过 ２ 类基础 的沉降变形计算 ， 相 应调整和消除主楼和裙房 ２ 部分 的不均匀沉降差。 ３基础设 计 。根据建筑 场地工 程地 质报告 ， 考虑 主楼和 ． 并 裙房之 间荷 载分布 的不均匀性 特点 ， 主楼部分 结合地 下室 的设 计采用桩筏板基础 ， 以提高主楼结构 的整体稳定性 ， 降低主楼部 分 的沉 降变形 。裙 房部分采用 柱下条形 基础 ， 通过 修正条形基 的宽度来调整基底反力 ， 进一步控制裙房部 分的基础沉降变形 ，
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开封 市市 政工 程 质量 监督 站 李 莉
一
、
工 程概 况
征的优化设计结果 ， 从而构成新的优化设 计结构。
２框一 剪结 构优 化 设 计 的步 骤 。 ． （ ） １ 段 ： 优 设 防 水 平 Ｉ 优 化 决 策 。 根 据 地 震 危 险 １第 阶 最 的
４７０ ６ｍ 。
性分析结果或地震 区划规定 ， 在预测地震烈度概率分析基础 上 ， 用模糊综 合评判法 计算结构 的模糊延性 向量 和模糊 抗震强度 、
１ 构 承 重 体 系设 计 。 根 据 国 家 抗 震 区 划 图 ， 设 计 建 筑 ． 结 本
损伤等级 概率和震害损失 的预估 期望值 Ｅ Ｉ ， （ 在满足最大投资 ）
使 主 楼 结 构 和 裙 房 结 构 在 各 自使 用 荷 载 作 用 下 ， 产 生 基 本 上 能
一
墙抗侧力构件 的布置位置及几何厚度。 （ ） 据结构使用 荷载特 点 ， 据经验归 并框架结构类 型 ， ２根 根
并初步选定每一类型框架结构梁柱构件的几何尺寸。
（） ３ 进行整体 结构 的空间内力分析 。
截 面 面积 的修 正 。
致 的 基 础沉 降 变 形量 。 二 、 构 优 化 设 计 方 案 结 １ 构 优 化设 计 的要 点 。 ． 结
（） ５ 刚度最优化判 断。 比较结构实际侧移值和规范限值 ， 若
Ｉａ （／） ［／］［／１ Ｉａ （ ／ 一Ａ Ｈ Ｉ ／ ］ 则 转 入 ｍ ｘ ６ｈ 一ａ ｌａｈ至￡且 ｍ ｘ ＡＨ）［ ／ ］［ Ｈ 耋￡， ｈ／ ／ Ａ 第 （ ） 进 行 计算 ； 则 转 入 第 （ ） ， 用 原 剪 力 墙 厚 度 乘 以 修 ６步 否 １步 并
化 结 构 与 原 结 构 基 本 ～ 致 ， 认 为 优 化 结 构 是 收 敛 的 ， 以转 入 则 可 下 一 步 进 行 可 行 性 判 断 ， 则 将 优 化 结 构 作 为原 结 构 转 回第 （ ） 否 ３ 步 重 新 进 行结 构分 析 和优 化 设 计 。 综 上 ， 工 程 项 目优 化 设 计 结 果 显 示 ， 构 整 体 受 力 分 布 更 本 结
约束 和最 大损失约 束条件 下 ， ｋＣ Ｉ ＋ ，（ 达 到最小 ， 使 ，（ ｋｋＥ Ｉ ） ） 求 出最优抗震设防烈度 Ｉ 。
（ ） ２ 段 ： 力 墙 构 件 的优 化 设 计 。剪 力 墙 结 构 构 件 的 ２第 阶 剪 优 化 设 计 主 要 是 使 结 构 刚 度 与 延 性 指 标 达 到 最 佳 组 合 ， 用 力 可
（ ） 据 结 构 分 析 计 算 结 果 ， 查 结 构 的层 间位 移 及 顶 点 总 ４根 检 位 移 是 否 满 足 规 范 要 求 。若 满 足 规 范 要 求 ， 转 入 第 （ ） 则 ５ 步进 行
判断 ； 若不满 足规范要求 ， 则直接返 回第 （ ） ， １步 进行剪力墙水平